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实验精版
实验室制取气体的装置:
一.三种气体的制备
1.氧气(O2)
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO3
2KCl+3O2↑2H2O2MnO22H2O+O2↑
2.二氧化碳(CO2)
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
(不能用HCl与Na2CO3反应的原因:
Na2CO3易溶于水,与盐酸反应速率快,不利于收集)
3.氢气(H2)
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑(不用Al反应速率快,而Fe反应慢)
二.根据反应物的状态和反应条件分为两种类型
1.
固+固
气体发生装置(图1):
制取氧气:
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO3
2KCl+3O2↑
2.固+液
气体发生装置(图2):
)
①制取氧气:
反应原理:
2H2O2
2H2O+O2↑
②制取二氧化碳:
反应原理:
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
③制取氢气:
反应原理:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
三.实验装置的组成(四个部分)
1.发生装置
A.固+固
气体(图1)
注意事项①试管口略向下倾斜,防止水倒流,致使试管炸裂。
②铁夹夹在离试管口1/3处。
③试管内导管刚露出橡皮塞即可,便于导出气体。
④高锰酸钾制氧气时试管口应放一团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒随气流进入导管。
⑤酒精灯加热要用外焰加热
B.固+液
气体(图2)还可以用
注意事项
①分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该伸入液面以下,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;
②导管只需略微伸入试管塞
③装药品时,先装固体后装液体
④该装置的优点:
可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体
2.洗气装置(除杂和干燥)
1.气体的净化(除杂)一定先净化后干燥(?
),对于实验室制备氧气时可能含有的杂质只有水,而制备CO2和H2时除了又水还有HCl气体。
在制备CO2和H2一定要先出去HCl再干燥。
H2(HCl)用NaOH溶液 CO2(HCl)用NaHCO3溶液
2.气体的干燥(除去水)
干燥剂有:
浓硫酸(酸性)、碱石灰(碱性)
酸性干燥剂:
不能干燥碱性气体如氨气;
碱性干燥剂;不能干燥酸性气体如二氧化硫、二氧化碳、三氧化硫、氯化氢等
注意:
证明时,一定要先证明水再证明其它物质,证明水一定要用无水硫酸铜;除去水时,先除去杂质,再除去水。
证明二氧化碳一定要用澄清石灰水。
(例2)
3.收集装置
常用气体的收集方法:
(一般有毒排水、无毒排空)
A:
排水法 适用于难或不溶于水且与水不反应的气体,导管稍稍伸进瓶内。
(CO、N2、NO只能用排水法)
B:
向上排空气法 适用于密度比空气大的气体(CO2、HCl只能用向上排空气法)
C:
向下排空气法 适用于密度比空气小的气体。
如H2 排气法:
导管应伸入瓶底
4.尾气处理装置
有毒的气体不能直接排放到空气中(CO)
四.操作步骤:
(连)查、装、定、点、收、离、熄。
①连接装置:
先下后上,从左到右的顺序。
②检查装置的气密性:
将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。
松开手后,导管口出现一段水柱。
③装入药品:
按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽)
④固定装置:
固定试管时,试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部
⑤加热药品:
先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑥收集气体:
a、若用排水集气法收集气体,气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,正放在桌面上(密度比空气大)(防止气体逸出)
b、用向上排空法。
收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气)
用排水法收集时,导管放在集气瓶口
⑦先将导管移出水面
⑧再停止加热
五.气体的验满
六.氧化铜(CuO)的还原实验
H2、CO、C还原CuO实验的比较
H2还原CuO
CO还原CuO
C还原CuO
化学方程式
H2+CuO
Cu+H2O
CO+CuO
Cu+CO2
C+2CuO
2Cu+CO2↑
装置图
装置特点
①试管口略向___倾斜;②通H2的导管伸至试管底部于CuO上方
因CO有____,增加对尾气处理装置,防止CO污染空气
①试管口略向下倾斜;②反应需高温;
操作步骤
反应前需检验气体纯度。
还原过
程分四步:
一通,二点,三撤,四停
①检查气密性;②装药品固定试管;③点燃;④移导管,熄灭酒精灯。
实验现象
①黑色CuO变成___色;②试管口有___生成
①黑色CuO变成___色;②生成的气体使澄清石灰水变浑浊
①黑色固体逐渐减少;②有光亮红色固体生成;③生成的气体使澄清石灰水变浑浊
对于用氢气和一氧化碳还原氧化铜时要先同一会气体再加热(?
)
七.探究性试验1.提出假设问题2.证明假设(试验操作)3.得出结论(试验现象)4.讨论
例1.某化学兴趣小组利用锌和浓盐酸以及下图所示装置来制取干燥、纯净的氢气,并验证气体中的杂质。
(1)实验中看到B中无水硫酸铜变蓝色,这说明产生的气体中含有杂质(填化学式),除此以外,还可能含有的杂质气体是(填名称)。
为了检验该杂质,可将E装置连接到上述装置中(填序号)之间,气体从(填a或b)进入装置E,E中所放试剂为,观察到的现象是。
(2)C装置的作用是;
(3)此实验收集氢气的下列方法中,你认为最合理的是。
(填选项编号)
①向上排空气法②用干瘪气球收集③排水法
例2.(08四川眉山)(6分)下图为常见的实装置(用途不一),根据下列要求回答问题,装置可重复使用。
提示:
H2+CuOCu+H2O,无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
(1)将含有水蒸汽的氢气干燥后还原氧化铜,则该气体先要通过装置
(填序号,下同)。
(2)如果要验证混合气体由H2、CO组成,则需要连接的仪器顺序为。
(3)如果要验证混合气体由CO、CO2组成,则需要连接的仪器顺序为。
(4)如果要验证混合气体由H2、H2O组成,则需要连接的仪器顺序为。
(5)如果要验证混合气体由CO2、CO、H2组成,则需要连接的仪器顺序为
例3.甲酸(HCOOH)通常是一种无色易挥发的液体,它在浓硫酸作用下易分解,反应方程式为:
HCOOH浓硫酸CO↑+H2O,某课外活动小组的同学欲用该反应来制取CO,并还原红棕色的氧化铁粉末。
现有下列仪器或装置供选择:
(1)用甲酸滴入浓硫酸的方法制取CO,应选(填序号)装置;如果要除去CO中混有少量甲酸气体,最好选择上图中(填序号)进行洗气。
(2)用上述方法制取的CO还原氧化铁,并检验气体产物,则各仪器的接口连接顺序为:
(填字母)。
(3)在对氧化铁粉末加热前,为安全起见,应进行的一项重要操作是。
(4)从开始加热到实验结束,氧化铁粉末的颜色变化为,
反应方程式为。
(5)上述实验的尾气不能直接排放到空气中,请你说出一种处理尾气的方法:
。
(6)在该制取CO的反应中,浓硫酸所起的是作用。
4某气体中可能含有CO2、CO、H2和H2O(气)中的一种或几种,请选用以下各种装置,设计一组实验,确定该气体的组成。
气体通过各装置的先后顺序是________________(用装置序号表示)
A B C D E
说明:
①每种装置均可以重复使用,也可以不用。
②假设每个装置发挥的作用都是充分的。
③连接每个装置的导管部分不需表示。
【解题技巧点拨】
首先应该确定是否含有水蒸气(装置B中白色粉末否变蓝),因为混合气体通入各装置中会混入水蒸气产生干扰;然后确定是否含有CO2(装置D中是否产生白色沉淀)因为CO的确定会对其产生干扰,最后确定是否含有CO、H2(通过装置ABD,观察装置B中白色粉末是否变蓝,装置D中是否产生白色沉淀)。
答案:
BDCABD
4.有一混合气体,可能由H2、CO、CO2中的一种或几种组成。
若将混合气体通过下图装置,试回答:
(1)图中的装置能测定哪些气体的存在与否?
____________。
(2)写出实验过程中可能发生的化学反应方程式:
_________________________。
(3)如果要测定上述气体存在与否,需对实验装置作何改进(用文字叙述):
_________________________。
(4)判定H2O、CO、CO2、H2气体存在的依据是什么?
H2O:
_________________________;
CO:
__________________________;
CO2:
_________________________;
H2:
_________________________。
4.
(1)不能
(2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,H2+CuO△Cu+H2O,CO+CuO△Cu+CO2,5H2O+CuSO4=CuSO4·5H2O(3)在A前加一个装有无水CuSO4的U形管,在A、B间装一个盛有浓H2SO4的洗气瓶,在D处装一个盛有澄清石灰水的洗气瓶。
(4)H2O:
A前无水CuSO4变蓝;CO:
CuO变红,D中澄清石灰水变浑浊;CO2:
A中澄清石灰水变浑浊;H2:
CuO变红,C中无水CuSO4变蓝。
15.水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气,其主要成份是CO、H2还含有CO2和水蒸气.请用下列装置设计一个实验,以确认上述混和气中含有CO和H2.
(1)连接上述装置的正确顺序是:
(填各接口的代码字母)
混和气→()()接()()接()()接()()接()().
(2)确认混和气中含有H2的实验现象是:
,其理由是:
.
15
(1)(E)(F)接D.C.接A.B.[或B.A.]接(J)(I)接(H)(G)((错1个接口,该题为0分)
(2)黑色CuO变红、无水硫酸铜变蓝因为H2通过灼热的CuO后生成铜和水蒸气,无水硫酸铜变蓝
18.水蒸气通过灼热的煤而生成的混合气(水煤气)主要成分是CO和H2,不含有CO2和水蒸气。
根据下图中装置,甲、乙两名学生分别设计一套方案,以确认混合气中含有H2和CO。
试回答下列问题。
甲同学连接方案是:
混合气→(A)(B)接(I)(J)接(H)(G)
乙同学连接方案是:
混合气→(E)(F)接(D)(C)接(A)(B)接(J)(I)接(H)(G)
(1)哪位同学连接顺序正确,简述为什么?
_________________________________________________________________
(2)正确操作中各装置的作用是什么?
并写出有关的化学反应方程式(按正确连接顺序写)。
_________________________
18.
(1)乙同学。
混合气体先通过C除去其中含有的CO2,消除对CO与CuO反应后生成的CO2干扰,再通过浓H2SO4吸收水份,防止对H2与CuO反应后生成的H2O确定H2的干扰。
生成的气体先通过无水CuSO4,避免通过Ca(OH)2带出H2O
(2)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCuO+CO△Cu+CO2CuO+H2△Cu+H2O,CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2OCO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
[例2]为验证某混合气体由H2、CO和HCl组成,请从图2中选用适当的实验装置设计一个实验,并回答下列问题:
(注意:
图中装置不得重复使用,有的装置可不选用。
)
图2
(1)所选用装置的正确连接顺序是(只要求写出图中装置的序号)。
(2)选用的第一个装置的作用是;选用的第二个装置的作用是。
(3)首尾装置中出现的现象分别为,。
解析:
由题意可知:
HCl可用AgNO3溶液检验,而H2、CO只能利用它们跟CuO反应后的生成物不同进行验证。
因为H2、CO中若混有其他杂质气体会影响验证结果,所以H2、CO通入盛有CuO的装置前,一定要除去其他杂质。
因此,应先将混合气体通过装置④(验证并吸收HCl),然后通过⑥(除去剩余的HCl和H2O),再通过①(使H2、CO与CuO反应),再通过⑦(检验生成水,证明含有H2),最后通入⑤(检验生成CO2,证明含有CO)。
答案:
(1)④⑥①⑦⑤
(2)验证混合气体中HCl的存在;吸收气体中的水蒸气,排除对H2还原氧化铜的产物水的验证的干扰
(3)有白色沉淀产生;有白色沉淀产生
说明:
(1)通过水溶液的气体,会含水蒸气。
(2)吸收水常用①浓硫酸②固体NaOH③生石灰等;验证水用无水CuSO4。
(3)吸收CO2常用①NaOH溶液②固体NaOH等;验证CO2用澄清的石灰水。
[例3]某同学用纯净、干燥的一氧化碳做还原氧化铜的实验,因一氧化碳中混有少量二氧化碳,还要防止反应后多余的一氧化碳污染空气,他准备了甲、乙、丙、丁四个装置(丙装置中的浓硫酸可吸收水蒸气),试回答下列问题:
甲乙丙丁
(1)装置丙中氢氧化钠溶液的作用是。
(2)实验进行时,各装置口的连接顺序为:
A接,接,G接。
(3)C处放出的气体为,应处理。
(4)装置丁中反应管内的现象是。
(5)装置乙中的现象是。
(3)BBA
[例5]图3所示装置有多种用途。
图3
请回答下列问题:
(1)洗气:
除去CO2中的水蒸气,装置内应盛的物质是。
(2)检验:
证明CO中混有CO2,装置内应盛。
(3)贮气:
若用排空气法收集H2,气体应从装置的端通入(填“A”或“B”,下同。
)
若用排水法收集O2,瓶内先装满水,气体从端通入。
若要用水将装置中的氧气排出来进行实验,水应从端通入。
解析:
设计本题的意图是考查学生应用已有知识解决新问题的能力。
由于题中所示的装置及用途,教材上没做专门介绍,所以,需要学生结合题意和学过的有关知识,分析探索进行解答。
不难推断:
将气体由A或B通入时会出现以下几种情况:
①瓶中加入液体时:
气体由A通入液体会从B导出,由B通入气体会把瓶中的液体从A排出。
②瓶中不加液体时:
由A通入的气体会从B导出,由B通入的气体会从A导出。
因此,向瓶中加入一定量的液体(不超过1/3容积),由A通入气体时,可进行洗气与检验操作(本题的洗气操作是除去CO2中的水蒸气,可选用易吸水且跟CO2不反应的浓硫酸;而证明CO中混有CO2的检验操作,应选用跟CO2反应生成白色沉淀且跟CO不反应的澄清石灰水);向瓶中加满水,由B通入气体,能进行排水法收集气体;瓶中不加任何液体,由A通入气体可进行向上排气法收集气体,由B通入气体可进行向下排气法收集气体。
答案:
(1)浓硫酸
7.实验室提供下列盛有药品的仪器,让两个实验小组各自证明某一混合气体中含有二氧化碳、一氧化碳和水蒸气。
用A、B、C、D填空
(1)甲组分别证明混合气体中含有某一种气体:
①证明其中含有CO2,选用;
②证明其中含有水蒸气,选用;
ABCD
③选择必要的仪器(每种只用一次)证明其中含有CO,按气体通过的先后顺序依次是。
(2)乙组用上述仪器(每种只用一次)组装一套装置,通过一次实验证明混合气体中含有二氧化碳、一氧化碳和水蒸气,则应该将中的药品换成Ba(OH)2溶液,按气体通过的先后顺序,连接的仪器依次是。
8.请充分发挥你的聪明才智,按示例为下图所示装置设计至少3种用途,并说明使用方法
示例:
用途干燥气体
使用方法在瓶内盛放浓硫酸,气体由a端通入,可干燥H2、O2等
(1)用途,使用方法。
(2)用途,使用方法。
(3)用途,使用方法。
7.
(1)①D②B③CAD
(2)C;BCAD
8.
(1)除CO2,在瓶内装入NaOH溶液,a进b出。
(2)排水取气,在瓶内装满水,b进a出。
(3)证明CO2,在瓶内装入Ca(OH)2溶液,a进b出。
还可用于排空气取气,若向上排空气,应a进b出;若向下排空气,应b进a出。
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